CC BY
7
УДК 631.44
ТРАНСФОРМАЦИЯ КАШТАНОВЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОПЕДОГЕНЕЗА В ПРЕДЕЛАХ г. ВОЛГОГРАДА
О. А. Гордиенко1*, Т. В. Прокофьева2
1 ФНЦ Агроэкологии РАН, Россия, 400062, Волгоград, Университетский просп., д.97
2 МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, 119991, Россия, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12 * E-mail: oleg.gordienko.95@bk.ru
Детально изучены особенности антропогенной трансформации природных каштановых почв и генезиса городских почв в условиях сухостепной природной зоны на территории г. Волгограда. Изучение проведено методом сравнения морфологических, физических и химических характеристик естественных почв и их антропогенно-измененных аналогов. Для каждого из 16 разрезов было проведено морфологическое описание. Морфологические характеристики городских почв и каштановых почв окрестностей города сопоставлены. Под влиянием урботехнопедогенеза исчезают природные светлогумусовые горизонты AJ, а средняя мощность диагностических ксерометаморфических горизонтов BMK уменьшается. Верхняя граница аккумулятивно-карбонатного горизонта BCA опустилась относительно поверхности в среднем на 32 см по сравнению с естественными каштановыми почвами. Под влиянием урботехнопедогенеза появились включения, представленные обломками стройматериалов и мусором, накопленными в процессе функционирования человеческих поселений, изменились структура, плотность, характер вскипания от HCl 10%. Современные поверхностные горизонты часто вскипают от HCl 10%. В озелененных рекреационных зонах города вследствие полива территории произошло выщелачивание карбонатов. Выявлены варианты морфологической трансформации каштановых почв, формирующихся на территории г. Волгограда в результате урбопедогенеза. Первый вариант — почвы начальных стадий технотрансформации, с изменениями на уровне верхних горизонтов. Второй вариант — почвы с мощными урбиковыми горизонтами, перекрывающими сохранившиеся диагностические горизонты. Третий вариант — погребение естественных пород техногенными грунтами различной мощности с почти полным уничтожением (изъятием) естественных горизонтов почв. Четвертый вариант — почвы с мощными гумусовыми горизонтами, сформированные за счет интенсивного привноса органического вещества в подсыпках компоста. Отмечено, что большинство почв города имеет профили, полностью сформированные на техногенных отложениях, и не содержат природных почвенных горизонтов в верхней толще 1,5 м. Согласно Полевому определителю почв России, исследованные почвы первого варианта трансформации определены как урбистратифицированные. Почвы остальных вариантов трансформации могут быть отнесены к техногенным поверхностных образованиям. Содержание органического углерода в урбиковых, техногенных и реплантанированных горизонтах в среднем составляет 1,1, 0,25 и 1,6% соответственно. Химический анализ урбиковых, рекультивационных и техногенных горизонтов выявил низкое содержание легкорастворимых солей — 0,14% и карбонатов — 0,9%. Плотность в горизонтах UR и RAT в среднем составляет 1,4-1,43 г/см3, в горизонтах TCH — 1,55 г/см3. Значение плотности сложения погребенных горизонтов в среднем составляет в AJ — 1,43 г/см3, в BMK — 1,49 г/см3, в B — 1,62 г/см3, в BCA — 1,54 г/см3, что выше средних показателей плотности для нативных каштановых почв. Для погребенных горизонтов характерны меньшие значения содержания карбонатов кальция, чем в фоновых, подщелачивание среды, а также уменьшение органического углерода в среднем на 0,35% в горизонтах AJ, BMK и B и на 0,28% в BCA. Среднее содержание CaCO3 в верхних гумусовых и срединных горизонтах составляет 1,4%, а в карбонатном горизонте 4,3%. Полученные результаты позволяют более детально изучить особенности генезиса городских почв и антропогенной трансформации природных каштановых почв в городских условиях сухостепной природной зоны.
Ключевые слова: городские почвы, морфологическая диагностика почв, урбостратоземы, Haplic & Calcic Kastanozems, Urbic Technosols, химические и физические свойства почв.
Введение
В условиях урболандшафтов как природная, так и антропогенная почва продолжает выполнять ряд функций, прежде всего средозащитные и средо-формирующие, но главным фактором почвообразования становится техногенный. Под урботехно-
педогенезом или урбопедогенезом большинством исследователей понимается процесс почвообразования, протекающий в городских условия под влиянием комплекса техногенных воздействий. Производными урбопедогенеза являются всевозможные поверхностные естественные и специальным образом сконструированные образования [4, 24, 35].
Работы по изучению трансформации естественных почв в результате процессов урбанизации начаты еще в 80-х гг. прошлого века. Так, исследования в г. Сиракьюс, расположенном в штате Нью-Йорк, выявили ухудшение физических и химических свойств естественных горизонтов, погребенных под антропогенной толщей [28, 34]. В монографии, посвященной почвам польского города Зелена-Гура, приводятся данные об изменении не только отдельных свойств естественных почв, но и строения их профиля в целом вплоть до уничтожения верхних гумусовых горизонтов и замены их на техногенные слои [29]. В работах отечественных почвоведов рассматривается трансформация морфологических и физико-химических свойств естественных почв в парках и других рекреационных территориях Москвы и Санкт-Петербурга [11, 20, 23, 27, 33], изменение желтоземов в г. Сочи [7] и серых почв в г. Пущино [21]. В целом, следует отметить, что исследования в области морфологических трансформаций естественных и антропогенных почв в условиях урболандшафтов в основном приурочены к городам, расположенным в зоне смешанных и широколиственных лесов, а также лесостепи. В степной зоне подобные исследования ограничиваются работами О.С. Безугловой и С.Н. Горбова [3, 5] в зоне распространения черноземов.
Исследования антропогенной трансформации каштановых почв направлены, как правило, на изучение изменения их физических или химических свойств. В исследованиях, проведенных в городах Саратове [1, 14] и Улан-Удэ [12], основное внимание было уделено комплексной оценке различных ландшафтных структур, анализу кислотно-щелочных свойств, содержанию гумуса и тяжелых металлов. В работах, посвященных почвам городов Орска [8], Волгограда и Волжского [17, 22], акцент смещен на экологическое состояние почвенного и растительного покровов. В исследованиях в г. Волжском основной упор сделан на изучение влияния озеленения на состояние почвенного покрова [10]. В работах, посвященных почвам Абакана, Саяногорска и Улан-Батора [9, 15, 32], авторы лишь констатируют отсутствие поверхностных и погребенных природных почв в пределах города. Таким образом, исследования в области морфологических изменений незаслуженно игнорируются. Хотя доля каштановых почв в почвенном покрове России незначительна и составляет 0,7%, они распространены на равнинах в зоне сухих степей от долины Маныча на западе до отрогов Алтая на востоке. Здесь расположены такие крупные города Российской Федерации, как Волгоград, Ставрополь, Саратов, Махачкала, Грозный, Абакан, Кызыл [16].
Волгоград — город на юго-востоке европейской части России, административный центр Волгоградской области с населением более 1 млн человек и площадью 825 км2. Город характеризуется высоким
уровнем воздействия на окружающую среду. Преобладающими загрязнителями атмосферного воздуха являются автомобильный транспорт, на чью долю приходится до 70% выбросов, а также топливная, химическая промышленность и металлургия. Древесная растительность представлена городскими зелеными насаждениями, природными байрачными лесами и искусственными насаждениями зеленой зоны города, так называемого зеленого кольца. На склонах балок и приводораздельных поверхностях растительность представлена степными биомами. В почвенном покрове Волгоградской области преобладают каштановые почвы на карбонатных лессовидных суглинках [6]
Цель работы заключается в исследовании возможных вариантов морфологической трансформации профилей естественных каштановых почв в условиях урболандшафтов г. Волгограда.
Материалы и методы
Объектами настоящего исследования являются естественные и антропогенно-преобразованные почвы г. Волгограда, в профилях которых фиксируются погребенные природные горизонты каштановых почв (AJ, BMK, BCA, B). Исследования были проведены как в наиболее урбанизированных частях города (селитебных), так и на окраинах городских территорий (зонах рекреационного значения, землях запаса и пустырей), где морфологические изменения почв минимальны или вовсе отсутствуют.
В период с 2017 по 2020 г. было заложено и описано 105 почвенных разрезов, но только в 16 из них были найдены признаки профилей (погребенные горизонты) каштановых почв. Разрезы U1-3 заложены в сквере им. Саши Филиппова, U4 и U5 были на территории школы № 11, U6 — в розарии на территории ФНЦ агроэкологии РАН. Разрезы U/K1 и U/K2 заложены в зоне территорий рекреационного значения, находящейся между селитебными зонами в пойме р. Ельшанки в Ворошиловском районе и в дендрарии «ВНИАЛМИ» в Советском районе соответственно. Разрезы T1 и T2 заложены в Кировском районе (ул. 64-й Армии, 83 и ул. Никитина, 132) на придомовых территориях, занятых подвалами и погребами (рис. 1).
Природные каштановые почвы были изучены в непосредственной близости или на окраинах города, на участках: близ балки Григорова (разрез K1), в государственной лесополосе в Светлоярском районе (разрез K5), близ поселка Гумрак (разрез К6), близ Волгоградского государственного университета (разрез K2-4) — практически не измененная природная территория (рис. 1). Также были учтены морфологические характеристики разрезов каштановых почв (К7-12) из Красной книги почв Волгоградской области [13]. Для каждого изученного разреза было проведено морфологическое описание.
Из разрезов по горизонтам отбирались образцы на всю мощность профиля. Были определены следующие показатели. Водородный показатель (рН) водной вытяжки определялся потенциометрическим методом при помощи рН-метра-милливольтметра рН-410, общее соле-содержание определялось инструментально с использованием кондуктометра HI98302 DiST 2. Содержание органического углерода определялось по методу Никитина с колориметрическим окончанием по Орлову-Гриндель. Содержание карбонатов — ацидиметрически. Все эти анализы были сделаны с использованием российского руководства по химическому анализу почвы [2]. Отдельно определялась плотность почв по методу «The Cylindrical Core Method» [30].
Рис. 1. Карта-схема расположения объектов исследования на территории г. Волгограда и в его окрестностях. Буквенно-цифровые индексы — номера почвенных разрезов
Изучение этапов трансформации каштановых почв проведено методом сравнения морфологических характеристик целинных почв и их антропогенно-измененных аналогов. Сравнение представляется корректным, так как сравниваемые естественные и погребенные каштановые почвы сформированы на одинаковых почвообразующих
породах. Морфологические свойства каштановых почв из разных локаций в окрестностях и на окраинах города одинаковы. Естественные горизонты, вошедшие в профили антропогенных почв, аналогичны таковым в неизмененных профилях.
Названия почв даны в соответствии с Полевым определителем почв России [18] и Мировой реферативной базой почвенных ресурсов [31]. Для классификации городских почв использовали также классификационные разработки группы авторов — предложение по включению городских почв в Классификацию почв России [19].
Составление карто-схем, а также рисунков осуществлялось с использованием программы CorelDRAW Graphics Suite 19.0. В качестве растровой основы использовали мозаику космических снимков Sentinel 2 пространственного разрешения 10 м 2018 г. Статистическая обработка результатов проводилась в XLstat 2016.
Результаты
Почвы с неизмененными профилями (природный контроль). Каштановые почвы согласно Полевому определителю почв России [18] характеризуются сочетанием следующих горизонтов: AJ— BMK—BM—CAT—Cca. Верхний светлогумусовый горизонт AJ, как правило, светло-серого или палевого цвета, комковатой структуры. Под ним залегает ксерометаморфический горизонт BMK каштанового цвета и с мелкопризматической структурой, а также ясной горизонтальной делимостью. Однако в каштановых почвах наиболее тяжелого гранулометрического состава при описании часто исследователи выделяют горизонт B серовато-бурой окраски, с однопорядковой структурой, видимые выделения вторичных карбонатов отсутствуют, однако часто фиксируется вскипание. Под ним залегает палево-бурый аккумулятивно-карбонатный горизонт c карбонатными новообразованиями сегрегационной формы (белоглазка). Диагностический горизонт CAT требует четко выраженной структуры, наличия гумусовых кутан, но в реальности сложно объективно отделить его при диагностике от аккумулятивно-карбонатного горизонта BCA. Согласно последним работам Н.Б. Хитрова и М.И. Герасимовой, текстурно-карбонатный горизонт CAT предлагается исключить, поскольку он вызывает трудности при его полевой диагностике, и использовать вместо него аккумулятивно-карбонатный горизонт BCA, в котором на уровне признаков фиксировать наличие кутан (i или th) и белоглазку (nc). Также предложено использовать горизонт B вместо BM, поскольку он выделяется по проявлению педоген-ного преобразования почвообразующей породы, однако ниже него залегает, как правило, карбонатный горизонт, а не почвообразующая порода [25].
При морфологическом описании разрезов естественных почв было установлено, что средняя мощ-
ность светлогумусового горизонта AJ составляет 18 см (max — 35 см, min — 10 см), ксерометамор-фического (BMK) — 23 см (max — 48 см, min — 9 см), горизонта B — 21 см (max — 40 см, min — 7 см). Верхняя граница аккумулятивно-карбонатного горизонта в среднем находится на уровне 56 см (табл. 1, рис. 2). Почвообразующие породы представлены преимущественно карбонатными лессовидными суглинками. В исследуемых разрезах естественных каштановых почв были определены основные химические и физические свойства. Так, среднее содержание органического углерода в светлогумусовом горизонте составляет 1,4%. Реакция среды слабощелочная (pH 7,2), содержание легкорастворимых солей и карбонатов незначительное и составляет 0,1 и 0,8% соответственно. Плотность горизонта в среднем 1,4 г/см3. Срединные горизонты BMK, B и BCA характеризуются чуть более высокой реакцией среды (pH от 7,4 до 7,8), а также постепенно уменьшающимися с глубиной значениями органического углерода (от 1,1 до 0,8%) и увеличивающимися показателями общего солесодержания (от 0,18 до 0,24%). Что касается содержания карбонатов, то в горизонтах BMK и B они в среднем 1,4 и 3,5% соответственно. В аккумулятивно-карбонатном горизонте содержание CaCO3 в среднем 7,9%. Плотность горизонтов с увеличением глубины увеличивается от 1,43 до 1,45 г/см3.
Профили городских почв, имеющие в своем составе природные горизонты, были разделены на четыре группы по степени трансформации и набору антропогенных горизонтов, перекрывающих природную часть профиля.
Вариант начальной трансформации каштановых почв встречается в зонах рекреационного
Таблица 1 Изменение морфометрических показателей в результате трансформации
S S g g Статистические показатели
т и ^
Мощность горизонто и верхняя ца (для BC n min Q1 med Q3 max M s V, %
Естественные диагностические горизонты почв
AJ 12 10 11,5 19,5 22,25 35 18,25 7,384 0,405
BMK 12 9 14,5 17,5 30 48 23,25 11,875 0,511
B 9 7 13 17 30 40 20,88 10,908 0,522
BCA 12 30 35,5 47,5 82,5 95 57,67 24,394 0,423
Погребенные под антропогенной толщей естественные
горизонты
BMK 7 5 16 21 23 25 18.42 6,8 0,369
B 5 23 25 30 32 57 33,4 12,241 0,366
BCA 12 61 74 91 98,5 124 87,66 17,71 0,202
Антропогенные горизонты и слои
UR 9 10 50 54 66 92 53,33 25,617 0,480
TCH 3 32 45 58 61,5 65 51,667 14,197 0,275
Обозначения: n — объем выборки; min — минимум; Q1 — нижний квартиль; med — медиана; Q3 — верхний квартиль; max — максимум; M — среднее арифметическое; s — среднеква-дратическое отклонение; V — коэффициент вариации.
значения, землях запаса и пустырей (3 разреза из 16 исследованных). Такие территории составляют 45,3% от площади г. Волгограда [6]. Это каштановые и каштановые урбистратифицированные почвы, которые были описаны в разрезах U/K1 и U/K2 (рис. 3). Мощность урбиковых горизонтов варьи-
К 1 К 2 К 3 К 4 К 5 К 6
Рис. 2. Почвенные профили естественных каштановых почв:
разрез К1— каштановая типичная легкосуглинистая на карбонатных лессовидных суглинках (НарИс Са1с1с К^апогеш (Ьоашк)); разрезы К2, К4, К6 — каштановые типичные среднесуглинистые на карбонатных лессовидных суглинках (НарИс Ка81апогеш (Ьоашк, Рго1оса1с1с)); КЗ — каштановая квазиглееватая легкосуглинистая на карбонатных лессовидных суглинках (С1еу1с Ка81апогеш (Ьоашк, Рго1оса1ас)); К5 — каштановая гумусо-стратифицированная тяжелосуглинистая на карбонатных лессовидных суглинках (НарИс Ка81апогеш (Ьоашк, Рго1оса1с1с, Ьоаштошс))
рует от 5 до 15,5 см. Содержание антропогенных включений в почвах незначительное (около 10%), большая часть которых представлена продуктами пожаров (угольки и зола), а также бытовым и строительным мусором. Вскипание происходит с поверхности во всех исследуемых разрезах, что связано как с процессами иссушения почвенного профиля и подтягиванием вверх почвенных растворов, так и с составом и свойствами урбиковых горизонтов. Границы и переходы между природными горизонтами волнистые и плавные, между антропогенными прямые и резкие. Сложение урбиковых горизонтов варьирует от рыхлого до уплотненного (при большей мощности). Структура естественных гумусовых и срединных горизонтов с появлением над ними урбикового горизонта изменяется в сторону укрупнения. Антропогенные горизонты, как правило, имеют слабую комковато-порошистую структуру, интенсивно пылят. Гранулометрический состав горизонта урбик (UR) характеризуется как легко- или среднесуглинистый. Антропогенные включения не обнаружены ниже горизонта BMK, а чаще всего их встречаемость ограничивается лишь гумусо-аккумулятивным горизонтом. В случае разреза U/K2 на поверхности почвы уже сформировался маломощный (10 см), вскипающий от HCl 10% урбиковый горизонт (URca), антропогенные включения которого также были зафиксированы и в светлогумусовом и представлены в основном бытовым мусором, угольками и щебнем. В разрезе U/K1 морфологическая трансформация началась сравнительно недавно и ограничилась единичными включениями в горизонте AJur. Поскольку при начальном варианте трансформации каштановых почв сохраняются все естественные горизонты, можно проследить изменение их физических и химических свойств. Наиболее сильно прослеживаются изменения плотности горизонтов в сторону увеличения. Плотность в светлогумусовых горизонтах увеличилась незначительно с 1,4 до 1,43 г/см3. Наиболее сильные изменения в плотности фиксируются в срединных горизонтах. Так, плотность в горизонте BMK увеличилась на 0,4 г/см3, в горизонте B — на 0,17 г/см3, в горизонте BCA — на 0,9 г/см3. Это объясняется, во-первых, образованием над ними нового антропогенного материала, во-вторых, ухудшением почвенной структуры и уменьшением содержания органического углерода, а также рекреационной нагрузкой. С образованием над естественным гумусовым горизонтом маломощного горизонта урбик прекратилось прямое поступление органических остатков, что в свою очередь напрямую сказалось на содержании в уже погребенных горизонтах органического углерода. Значение органического углерода в горизонтах составляет в горизонте AJur — 0,8%, в BMK — 0,71%, в B — 0,69%, в BCA — 0,52%. Что касается реакции среды, то при начальной трансформации она
существенно не изменилась, оставаясь слабощелочной. Содержание карбонатов и солесодержание увеличились в светлогумусовых горизонтах с 0,8 до 1,3% и с 0,1 до 0,30% соответственно, поскольку в естественные горизонты попали антропогенные включения щебня и строительных материалов. Интересным является факт уменьшения содержания карбонатов и солей для нижележащих горизонтов. Так, содержание карбонатов в горизонтах В и аккумулятивно-карбонатном снизилось с 3,5 до 1,5% и с 7,9 до 4,3%, а содержание солей — с 0,23 до 0,15% соответственно. Это может быть обусловлено увеличением плотности горизонтов и образованием горизонта урбик, за счет чего может быть нарушен нисходящий приток почвенных растворов, а также изменением уровня грунтовых вод в результате антропогенной деятельности. За счет этого и восходящие потоки могут быть нарушены. Таким образом, даже при начальной стадии трансформации физические и химические свойства каштановых почв заметно изменились, тогда как морфологические свойства претерпели изменения лишь в верхних гумусовых и срединных горизонтах.
При втором варианте трансформации на дневной поверхности формируется мощный (более 40 см) горизонт урбик (6 разрезов). Трансформации и заметной стратификации подверглись гумусовые горизонты. Средняя и нижняя части профилей со-
U / K 1 U / K 2
Рис. 3. Разрезы U/K1 и U/K2: каштановые урбистратифицированные среднесуглинистые на карбонатных лессовидных суглинках (Haplic Kastanozem (Loamic, Protocalcic, Prototechnic))
U 1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6
Рис. 4. Урбостратоземы на погребенных каштановых или абрадированных каштановых почвах: разрез U1 — урбостратозем типичный карбонатсодержащий слабо гумусированный среднесуглинистый на погребенном абраземе текстурно-карбонатном, сформированный на карбонатных лессовидных суглинках (Urbic Technosol (Loamic, Calcic)); U2 — урбостратозем реплантированный бескарбонатный мало гумусированный среднесуглинистый на погребенной каштановой типичной почве, сформированной на лессовидных карбонатных суглинках (Urbic Technosol (Loamic, Mollic)); U3 — урбостратозем типичный карбонатсодержащий слабо гумусированный среднесуглинистый на каштановой типичной почве, сформированной на лессовидных карбонатных суглинках (Urbic Technosol (Loamic, Mollic); U4, 5 — урбостратоземы типичные карбонатсодержащие слабо гумусированные среднесуглинистые на каштановой типичной почве, сформированной на лессовидных карбонатных суглинках (Urbic Technosol (Loamic, Calcic)); U6 — урбостратозем техногенный карбонат содержащий слабо гумусированный среднесуглинистый на каштановой типичной почве, сформированной на лессовидных
карбонатных суглинках (Urbic Technosol (Loamic, Transportic))
хранились (рис. 4). Такие почвы можно встретить в зоне жилой застройки в южных и северных районах города, поскольку их присоединение произошло сравнительно недавно (разрезы и4-6), но наиболее часто такой вариант трансформации наблюдается на озелененных территориях рекреационного назначения (парки, скверы, бульвары и т.д.) (Ш-3) [23, 24].
В почвенных профилях Ш-6 средняя мощность погребенных горизонтов ВМК составляет 16,7 см, В — 27,5 см. Верхняя граница залегания аккумулятивно-карбонатного горизонта расположена на глубине от 76 до 90 см. Границы между горизонтами ровные в антропогенных горизонтах и волнистые в естественных погребенных. Переходы между антропогенными горизонтами резкие и ясные, между естественными — заметные. Структура урбиковых горизонтов варьирует от мелкокомковатой (разрезы и2, 3) до глыбистой (и1, 4-6). Гранулометрический состав горизонта урбик (иЯ) однородный, легко-или среднесуглинистый. Антропогенные горизонты содержат < 30% (от объема материала горизонта) включений строительного и бытового мусора.
В почвенном разрезе и2 сквера им. Саши Филиппова отмечено наличие гумусового горизонта более темного цвета, хорошо оструктуренного, с большим количеством растительных остатков (мощность, структура и цветовые характеристики соответствуют критериям горизонта МоШе Международной реферативной базы), содержащего высокие значения органического углерода. Вскипание
с поверхности не отмечается из-за процессов выщелачивания в условиях искусственного полива территории. Разрезы U1, 3, находящиеся на территории сквера, не поливаются. Ввиду отсутствия полива вскипание в этих урбиковых горизонтах происходит с поверхности, структура мелкоглыбистая, сложение рыхлое. Абрадированная каштановая почва на месте разреза U6 ранее была покрыта реплантоземом с компостно-минеральным слоем на поверхности, однако со временем произошла трансформация рекультивационного горизонта RAT сначала в гумусовый с признаками урбопедогенеза (нижняя часть современной гумусово-аккумуля-тивной толщи), а далее при постоянном привносе твердых аэральных выпадений, крупного мусора и других субстратов — в урбиковый горизонт [11], поэтому почва классифицирована как урбострато-зем. Свойства урбиковых горизонтов и техногенных слоев различны между собой. Так, наибольшие значения плотности характерны для техногенных слоев — 1,57 г/см3, тогда как в урбиковых горизонтах этот показатель составляет 1,43 г/см3. Обусловлено это прежде всего легким гранулометрическим составом техногенных слоев, а также их уплотнением техникой, поскольку формирование таких слоев, как правило, связано со строительными и дорожными работами. Урбиковые же горизонты — это результат постепенного накопления пыли и мусора, за счет чего они имеют слоистое и рыхлое сложение, а также более высокие по сравнению с техногенными слоями (0,3%) содержание органического углерода (1,1%).
Реакция среды в них слабощелочная (рН 7,8 для иЯ и 7,6 для ТСН). Общее солесодержание не превышает в среднем 0,12%. Поскольку исследуемые разрезы второго варианта трансформации заложены в рекреационных зонах (сквер, розарий и зеленая зона у школы), в горизонтах иЯ отмечается локальное вскипание от кислоты, в результате чего среднее содержание в них карбонатов кальция невелико и составляет в среднем 1,2%. В техногенных слоях этот показатель равен 1,5% за счет большего содержания в них антропогенных карбонатных включений.
В целом физические и химические свойства погребенных в результате второго варианта трансформации горизонтов каштановых почв мало отличаются от первого варианта. Так, плотность горизонта ВМК составляет 1,49 г/см3, горизонта В — 1,65 г/см3, горизонта ВСА — 1,51 г/см3. Значения органического углерода практически идентичны (ВМК — 0,72%, В — 0,70%, ВСА — 0,49%). Содержание карбонатов немного ниже, чем в первом варианте трансформации, и составляет для ВМК — 1,43%, В — 1,05%, ВСА — 3,62%. Обусловлено это прежде всего рекреационным использованием территории, а именно ее поливом. Для одних разрезов полив носит систематический характер (и2, и3, и4), а для других периодический (и1, и5-6). Реакция среды для погребенных горизонтов осталась слабощелочная (рН от 7,6 до 7,9). Таким образом, при второй стадии трансформации претерпели изменение не только физические и химические свойства каштановых почв, но и их морфологические свойства, строение и порядок горизонтов. Стоит отметить, что в результате этих изменений в некоторых случаях утрачен диагностический горизонт каштановых почв ВМК.
Почвы третьего варианта трансформации (техногенного) (3 разреза) отличаются от второго варианта трансформации тем, что в роли погребающей толщи выступают различные техногенные горизонты (ТСН) (рис. 5). Горизонты ТСН на территории города фактически являются слоями строительных грунтов и представляют собой смесь природных субстратов с различными антропогенными включениями, преимущественно обломками строительных материалов. Согласно ГОСТ 251002011, техногенный грунт — это «грунт, измененный, перемещенный или образованный в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека». Гранулометрический состав варьирует от песчаного до глинистого, в зависимости от свойств перемещенного материала. Техногенный горизонт изученных профилей, возникший при организации придомовых подвалов и погребов, супесчаный. За счет воздействия на профиль техники при строительстве в погребенных аккумулятивно-карбонатных горизонтах зафиксированы признаки переуплотнения (слитое сложение), а также крупноглыбистая структура. Техногенные горизонты содержат незначительное количество артефактов вплоть до полного
их отсутствия. Погребение почв под толщей техногенного горизонта более 40 см дает право отнести данное тело к техногенно-поверхностному образованию (ТПО) по Полевому определителю почв России [18]. Фактически отложение нового субстрата такой мощности знаменует начало нового цикла почвообразования. На поверхности техногенного горизонта сформировались гумусово-слаборазви-тые горизонты W (их мощность 5-10 см). Они содержат малочисленные антропогенные включения (признак ur).
В Полевом определителе данные техногенные поверхностные образования относятся к группе на-турфабрикатов, подгруппе литостратов. Подобные ТПО встречаются повсеместно в селитебных зонах города и приурочены к придомовым территориям, а также к гаражным массивам. Данный вариант трансформации характеризуется наличием только аккумулятивно-карбонатного горизонта, сохранившегося от срезанных, перемешанных и перемещенных каштановых почв. Мощность его в среднем составляет 45,5 см.
Верхний протогумусовый горизонт Wur характеризуется слабощелочной реакцией (pH 7,4), низким содержанием карбонатов (0,2%), органического углерода (0,09%) и солей (0,06%). Полевой гранулометрический состав песчаный, средняя плотность 1,59 г/см3. Свойства нижерасположенного техногенного слоя практически не отличаются от горизонта Wur, поскольку именно из него он и сформирован. Стоит отметить лишь немного меньшие значения pH — 7,25. Свойства единственного сохранившегося аккумулятивно-карбонатного горизонта в целом схожи с предыдущими проанализированными при других вариантах трансформации. Фиксируются повышенные плотность (1,6 г/см3) и солесодержание (0,9%). Поскольку в нижележащем переходном горизонте BC также морфологически выявлено засоление и присутствие кристаллов гипса, можно утверждать о таких природных особенностях горизонта BCA.
Четвертый вариант трансформации (ре-культивационный) характеризуется наличием на дневной поверхности слоя насыпного органоми-нерального рекультивационного материала (горизонт RAT), перекрывающего техногенные горизонты (3 разреза). При организации парков, скверов, бульваров и садов в г. Волгограде на дневную поверхность в несколько приемов отсыпают достаточно мощный рекультивационный горизонт. В нашем случае (разрез R1) он составил около 50 см (рис. 5). Общая площадь зоны озелененных территорий рекреационного значения в пределах г. Волгограда составляет 3 км2, или 0,4% от всей площади города.
Описанный горизонт RAT характеризуется темно-серой окраской, суглинистым гранулометрическим составом, комковатой структурой, уплотненным сложением. В пределах урболандшафтов
T 1 T 2 R 1
Рис. 5. Разрезы Т1, Т2 — литостраты на погребенных абраземах аккумулятивно-карбонатных (Haplic Cal-cisols (Epiarenic, Endoloamic, Ochric, Technic, Trans-portic)); разрез R1 — реплантозем глееватый карбо-натсодержащий мало гумусированный суглинистый на погребенной каштановой типичной почве, сформированной на лессовидных карбонатных суглинках (Cambic Gleyic Phaeozem (Bathycalcic, Loamic))
г. Волгограда средняя мощность горизонтов RAT варьирует от 10 до 50 см. В зоне озелененных территориях рекреационного назначения ниже рекуль-тивационного горизонта достаточно часто можно фиксировать нетронутый или слабонарушенный срединный ксерометаморфический горизонт BMK мощностью до 15 см, который приобретает более легкий гранулометрический состав за счет поступления сверху песчаных фракций, перемещающихся вниз в результате полива. Полив озелененных территорий в г. Волгограде весьма распространен, так как компенсирует острый недостаток влаги. Аналогичные изменения наблюдаются и в нижележащих срединных горизонтах B и BCA. Последний из-за регулярного переувлажнения имеет оливковые или зеленоватые пятна оглеения.
Для горизонтов RAT в рассмотренном разрезе свойственна слабощелочная реакция среды (pH 7,93), низкое содержание солей и карбонатов (0,23 и 0,61% соответственно), высокие значения органического углерода до 1,76% и высокая плотность (1,4 г/см3). Гранулометрический состав, определенный в поле методом шнура, характеризует эти горизонты как легкие суглинки или опесчаненные легкие суглинки. Природные сохранившиеся горизонты почти полностью промыты от легкорастворимых солей, и их содержание не превышает 0,2%. Также фиксируется увеличение плотности по сравнению с фоновыми горизонтами. Так, плотность в горизонте BMK составляет 1,49 г/см3, в горизонте B — 1,54 г/см3, в горизонте BCA — 1,63 г/см3. Стоит отметить, что природные горизонты в данном разрезе по реакции среды имеют самые высокие значения (средний pH 8), нежели при других вариантах транс-
формации. Обусловлено это может быть химическими характеристиками воды, используемой для полива.
Обсуждение
Основой для формирования урбопочв г. Волгограда стали преимущественно каштановые типичные (Haplic Kastanozems (Loamic)) с разной степенью выраженности аккумуляции карбонатов кальция. При определении по международной классификации возможно применение квалификаторов Calcic или чаще Protocalcic, так как они характеризуются низким содержанием СаСО3 в карбонатных горизонтах (не более 9%) [6].
На территории рекреационных зон города встречены профили, в которых видимая трансформация затрагивает только верхние гумусово-аккумулятивные горизонты, в результате чего они приобретают антропогенные черты. Урбострати-фикация приводит к формированию новых специфических для города (урбиковых) горизонтов, маломощных, вскипающих от HCl 10%, с крупной угловатой структурой, характерной для почв, подвергшихся техногенной трансформации [3, 5]. Загрязнению и турбациям может быть подвержена верхняя часть природных горизонтов AJ. Эти почвы относятся к типу каштановых урбистратифициро-ванных [19].
Почвы второго варианта трансформации представляют собой двучленный профиль. В данном случае мы наблюдаем значительное техногенное накопление субстрата. Такие почвы обладают кни-гоподобным типом почвенной памяти, при котором формирование новых синлитогенных горизонтов не сопровождается разрушением уже существующих [24]. В профилях этой группы почв сохранились природные горизонты благодаря отсутствию интенсивных воздействий на начальных этапах существования городской среды. Общая мощность горизонтов BMK + B уменьшается незначительно, хотя мощность диагностируемых BMK в отдельности уменьшается заметно. Однако глубина залегания аккумулятивно-карбонатных горизонтов опускается на 20-40 см, за счет увеличения мощности антропогенных горизонтов. Примерно на ту же величину возрастает мощность гумусово-аккумулятивных горизонтов. Их характер явственно меняется с природного светлогумусового на урбиковый с характерными формами границ, наличием включений строительного и бытового мусора и др. Таким образом, светлогумусовые горизонты замещаются ур-биковыми и продолжают развитие профиля вверх. Можно предполагать, что природные гумусовые горизонты не были удалены или были повреждены в малой степени. Таким образом, материал горизонта AJ и верхней части BMK был включен в современные горизонты UR, мощность которых (в среднем > 40 см) позволяет классифицировать такие почвы
как урбостратоземы на каштановых почвах в отделе Стратоземы Синлитогенного ствола почвообразования [19]. По WRB [31] большая часть из них соответствует Urbic Technosols. Однако почвы, подвергающиеся интенсивному поливу с бескарбонатным мощным темным горизонтом (соответствует горизонту Mollic), могут быть отнесены к Phaeozems.
Под внутриквартальными зелеными насаждениями на придомовых территориях обнаружены ли-тостраты (слаборазвитые и примитивные почвы на техногенных грунтах) с погребенными абраземами аккумулятивно-карбонатными. Здесь мы не можем уже говорить о возможности определить каштановые почвы, так как отсутствуют обязательные для их диагностики метаморфические горизонты. Такое более интенсивное воздействие на профили почв происходит при устройстве придомовых подвалов и погребов. Развитию гумусовых горизонтов на поверхности техногенного субстрата, по всей видимости, препятствует интенсивная рекреация. Согласно правилам WRB [31], отсутствие артефактов в толще техногенного грунта не дает нам возможности отнести эти почвы к Technosols, а наличие в пределах метровой толщи горизонтов аккумуляции карбонатов определяет их соотнесение с реферативной группой Calcisols.
По Полевому определителю почв России [18] техногенные поверхностные образования, выделенные нами как четвертый вариант трансформации, относят к реплантоземам (квазиземам). В работах М.Н. Строгановой и А.В. Раппопорта [23] такие почвоподобные тела с серией рекультивационных горизонтов общей мощности до 40 см называются рекреаземы. По WRB [31] наличие мощного темного, насыщенного основаниями, гумусового горизонта Mollic (генезис не учитывается по правилам этой классификации) и промытость от карбонатов позволяют отнести эти почвы к реферативной группе Phaeozems, как и регулярно поливаемые урбостра-тоземы.
Реплантоземы на территории г. Волгограда встречаются почти во всех функциональных зонах, однако в зоне озелененных территорий рекреационного значения (парки, скверы, бульвары и т.д.) они залегают поверх горизонтов каштановых почв. Тогда как при организации цветников и газонов на разделительных полосах при автомагистралях перед внесением органогенного слоя изымается весь почвенный профиль и заполняется различными грунтовыми смесями.
Четвертый вариант трансформации носит позитивный характер в условиях города, поскольку организация этих территорий обусловлена их экологической и рекреационной ролью [23]. Общепризнано, что в пределах городской территории функция почв реализуется в наибольшей степени почвами парков, лесопарков, садов, скверов и других рекреационных территорий. Одной из глав-
ных функций почвенного покрова этих территорий является аккумуляция органического вещества [5]. Здесь под поливаемой парковой древесно-ку-старниковой растительностью можно наблюдать интенсификацию процессов гумусонакопления, выщелачивания карбонатов и даже перемещение минерального материала по трещинам из верхних горизонтов в нижнюю часть профиля, что не характерно для почв аридного климата.
Интенсивность и продолжительность антропогенного воздействия различна для вышеописанных групп почв, что находит отражение в морфологии входящих в их состав типов почв [26]. В работах ростовских почвоведов [3, 26] также выделен вариант трансформации природного почвенного профиля, при котором происходит консервация (погребение) черноземов под твердой непроницаемой поверхностью, однако в условиях г. Волгограда ни в одном из исследованных разрезов запечатанных почв не было выявлено погребенных горизонтов природных почв [6]. В историческом центре города почвенный покров представлен урбостратоземами на культурных слоях. Средняя мощность урботех-ногенной толщи составляет около 1 м [6]. В случае глубокопрофильной трансформации каштановых почв экосистемные функции выполняют горизонты урбик, поскольку именно они являются дневными почвенными горизонтами.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что погребенные естественные горизонты каштановых почв сохраняются лишь на рекреационных и специализированных (зеленые зоны школ) территориях. Использование территории напрямую влияет как на погребенные, так и на вновь образованные горизонты и техногенные слои. Изменения физических и химических свойств горизонтов носят, как правило, негативный характер, проявляющийся в деградации органического вещества, подщелачивании и увеличении плотности. Последнее напрямую зависит от мощности перекрываемой толщи и уровня рекреационной нагрузки. Из позитивных изменений можно выделить выщелачивание от карбонатов и солей.
Сравнивая между собой урбиковые, техногенные и рекультивационные горизонты и слои, можно отметить высокие значения плотности для TCH (средняя 1,55 г/см3), тогда как в UR и RAT значения плотности на уровне (1,4-1,43 г/см3) с естественными светлогумусовыми (табл. 2). Содержание органического вещества в реплантируемых слоях выше, чем в техногенных (0,25%) и урбиковых (1,11%), и в среднем составляет 1,6%. Значения карбонатов напрямую связаны с характером использования территории. Так, рекультивационные слои за счет частых подсыпок и систематического полива имеют наиболее низкие значения карбонатов (0,6%) в сравнении с урбиковыми (1,2%) или техногенными (1%). Реакция среды для исследуемых антропогенных го-
Таблица 2 Химические и физические показатели антропогенных горизонтов
* n — объем выборки; min — минимум; Q1 — нижний квартиль; med — медиана; Q3 — верхний квартиль; max — максимум; M — среднее арифметическое; s — среднеквадратическое отклонение; V — коэффициент вариации.
ризонтов и слоев слабощелочная (средний pH 7,8). Стоит отметить также промытость от солей, что напрямую связано и с использованием территории, и с составом техногенных и рекультивационных слоев и урбиковых горизонтов.
Заключение
Урботехнопедогенез приводит к формированию специфичных антропогенных почв урбостратоземов и техногенных поверхностных образований, генезис которых связан не только с изменением материала естественных подстилающих почв, но и с интенсивным осадконакоплением (седиментогенезом).
Выявлены варианты морфологической трансформации каштановых почв, формирующихся на территории г. Волгограда в результате урбопедоге-неза. Обнаружены: почвы начальных стадий техно-трансформации, с изменениями на уровне верхних горизонтов и характера вскипания; почвы с мощными урбиковыми горизонтами, перекрывающими сохранившиеся диагностические горизонты кашта-
новых почв (во втором варианте трансформации); погребение техногенными грунтами различной мощности с почти полным уничтожением (изъятием) естественных горизонтов (третий вариант); почвы интенсивного накопления органического вещества за счет подсыпок компоста с формированием мощных гумусовых горизонтов, интенсификацией процессов перемещения материала по профилю и переувлажнением в результате полива (четвертый вариант трансформации).
Под влиянием урботехнопедогенеза исчезают природные светлогумусовые горизонты, а средняя мощность погребенных горизонтов ВМК по сравнению с контрольными участками снизилась на 11 см и составила 18,4 см. Верхняя граница карбонатного горизонта опустилась на 32 см по сравнению с естественными каштановыми почвами. Большинство морфологических характеристик также претерпело изменения, в частности, в ксерометаморфических горизонтах структура изменяется с мелкопризматической на глыбистую разной размерности. Современные поверхностные горизонты часто вскипают при контакте с 10%-ной соляной кислотой. В аккумулятивно-карбонатных горизонтах также произошли изменения. В условиях полива территории произошло выщелачивание карбонатов. В случаях погребения под урбиковыми и техногенными горизонтами и предшествовавшей погребению рекреационной нагрузки ореховато-призматическая структура сменяется на крупно- и среднеглыбистую.
Как было отмечено ранее, урботехнопедогенез изменяет природное течение почвообразовательных процессов, однако эти изменения далеко не всегда имеют деградационный характер. В г. Волгограде влияние на почвенный покров шло в двух противоположных направлениях. К деградационно-му характеру можно отнести частичное или полное срезание гумусово-аккумулятивных и срединных горизонтов при строительных работах. В дальнейшем такие скальпированные каштановые почвы могут быть погребены под толщами аллохтонных слоев. Значительно реже отмечается полнопрофильное погребение каштановых почв с сохранением всех природных почвенных горизонтов в результате постепенного накопления городского седимента. К положительным трансформациям стоит отнести формирование плодородных почв с мощным темным хорошо оструктуренным горизонтом при внесении плодородных смесей и регулярном поливе. Наиболее отчетливо такие трансформации отражаются в названиях почв при диагностике по международной классификации.
Установлено, что физические и химические свойства как погребенных природных, так и антропогенных слоев и горизонтов зависят от использования территории. На изменения в естественных горизонтах прямое влияние оказывают мощность перекрывающей и образованной толщи, ее свой-
Химические и физические показатели Статистические показатели*
N min Q1 Med Q3 max M s V, %
Горизонты UR
рн 42 7,2 7,6 7,9 8,2 8,3 7,9 0,348 0,044
Содержание карбонатов, % 42 0,5 0,9 1,1 1,2 2,5 1,2 0,540 0,458
Плотность, г/см3 42 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,4 0,034 0,024
Общее соле- содержание, % 42 0,06 0,08 0,11 0,12 0,33 0,124 0,069 0,557
Органический углерод, % 42 0,31 0,8 0,9 1,3 2,9 1,1 0,609 0,548
Горизонты TCH
рн 18 7,2 7,3 7,4 7,8 8,1 7,5 0,339 0,045
Содержание карбонатов, % 18 0,07 0,1 0,1 1 3,1 0,8 1,119 1,402
Плотность, г/см3 18 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,5 0,036 0,024
Общее соле- содержание, % 18 0,02 0,04 0,06 0,09 0,1 0,06 0,031 0,501
Органический углерод, % 18 0,08 0,11 0,12 0,4 0,6 0,25 0,210 0,835
ства и уровень рекреационной нагрузки. Наиболее сильно это прослеживается в изменении плотности погребенных горизонтов. В целом значения плотности увеличиваются от первого до четвертого варианта трансформации. Химические же свойства близки друг к другу при разных вариантах трансформации. Общими для них являются некоторое снижение содержания органического углерода, повышение реакции среды и выщелачивание от солей и карбонатов.
Полученные результаты позволяют более детально изучить особенности генезиса городских почв и антропогенной трансформации природных каштановых почв в городских условиях сухостеп-ной природной зоны.
Информация о финансировании работы
Работа выполнена в рамках госзадания № АААА-А19-119042290013-8 «Теоретические основы эрозионно-гидрологического процесса на водосборных бассейнах, концептуальные направления, пути и принципы создания высокоэффективных экологичных систем управления этим процессом с целью полного предотвращения эрозии почв».
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абросимова О.В., Яковлева Ю.В. Мониторинг почвенных разностей урбосистем г. Саратова // Ресурсо-энергоэффективные технологии в строительном комплексе региона. 2019. № 11.
2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970.
3. Безуглова О.С., Горбов С.Н., Морозов И.В. Урбопоч-воведение. Ростов-на-Дону, 2012.
4. Глазовская М.А., Солнцева Н.П., Геннадиев А.Н. Технопедогенез: формы проявления // Успехи почвоведения. М., 1986.
5. Горбов С.Н., Безуглова О.С. Специфика органического вещества почв Ростова-на-Дону // Почвоведение. 2014. № 8.
6. Гордиенко О.А., Манаенков И.В., Холоденко А.В., Иванцова Е.А. Картографирование и оценка степени за-печатанности почв города Волгограда // Почвоведение. 2019. № 11.
7. Гуров И.А. Желтоземы древних морских террас в районе Сочи: Дис. ... канд. с.-х. наук. М., 2011.
8. Дубровская С.А. Тяжелые металлы в почвах Орско-Новотроицкого промышленного узла // География и природные ресурсы. 2013. № 2.
9. Егунова Н.А. Современные экологические условия почвообразования на территории города Абакана // Вестн. Тувинского гос. ун-та. Естественные и с.-х. науки. 2010. № 2.
10. Зимовец П.А., Бармин А.Н., Валов М.В., Барми-на Е.А. Геоинформационное картографирование динамики урбогенеза // Геология, география и глобальная энергия. 2016. № 1 (60).
11. Иванников Ф.А., Прокофьева Т.В. Техногенные почвоподобные тела речной долины и их трансформа-
ция в условиях города (на примере долины р. Москвы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2010. № 4.
12. Корляков И.Д., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Тяжелые металлы и металлоиды в почвенном покрове г. Улан-Удэ // Вестн. Пермского национального исследовательского политехнического ун-та. Прикладная экология. Урбанистика. 2019. № 3.
13. Кулик К.Н., Кретинин В.М., Рулев А.С., Шиш-кунов В.М. Красная книга почв Волгоградской области. Волгоград, 2017.
14. Ларионов М.В., Ларионов Н.В., Громова Т.С., Си-раева И.С., Ермоленко А.С., Володькин А.А., Левкина Г.В. Факторы деградации почв и атмосферного воздуха и их влияние на состояние растений в городских и пригородных экосистемах // Самарский научный вестник. 2020. Т. 9, № 2 (31).
15. Напрасникова Е.В., Истомина Е.А. Исследование и картографирование эколого-биохимических особенностей почв г. Саяногорска // Известия Иркутского гос. ун-та. Сер. Науки о Земле. 2016. Т. 18.
16. Национальный атлас почв России / Под ред. Г.В. Добровольского, С.А. Шобы. М., 2011.
17. Подколзин М.М. К вопросу о состоянии системы озелененных территорий г. Волжского // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. Естественные и технические науки. 2013. № 3-4.
18. Полевой определитель почв России. М., 2008.
19. Прокофьева Т.В., Герасимова М.И., Безуглова О.С., Бахматова К.А., Гольева А.А., Горбов С.Н., Жарикова Е.А., Матинян Н.Н., Наквасина Е.Н., Сивцева Н.И. Введение почв и почвоподобных образований городских территорий в классификацию почв России // Почвоведение. 2014. № 10.
20. Прокофьева Т.В., Попутников В.О. Антропогенная трансформация почв парка Покровское-Стрешнево и прилегающих жилых кварталов // Почвоведение. 2010. № 6.
21. Решоткин О.В. Эволюция серых лесных почв в условиях городского биогеоценоза: Автореф дис. ... канд. биол. наук. Пущино, 2007.
22. Сергиенко Л.И., Брызгалина Е.С. Экологическая характеристика городских почв в санитарно-защитных зонах г. Волжского Волгоградской области // Вестн. Воронежского гос. ун-та. Сер. География. Геоэкология. 2012. № 2.
23. Строганова М.Н., Раппопорт А.В. Антропогенные почвы ботанических садов крупных городов южной тайги // Почвоведение. 2005. № 9.
24. Таргульян В.О. Память почв: формирование, носители, пространственно-временное разнообразие // Память почв: Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий / Отв. ред. В.О. Тар-гульян и С.В. Горячкин. М., 2008.
25. Хитров Н.Б., Герасимова М.И. Диагностические горизонты в классификации почв России: версия 2021 г. // Почвоведение. 2021. № 8.
26. Bezuglova O.S., Nevidomskaya D.G., Prokofeva T.V., Inozemtsev S.A. Changes in the morphological properties of chernozems of Rostov oblast in the area of landfills // Eurasian Soil Science. 2007. Vol. 40, № 2.
27. Chupina V.I. Anthropogenic soils of botanical gardens: a review // Eurasian Soil Science. 2020. Vol. 53, № 4.
28. Craul, P.J., Klein C.J. Characterization of streetside soils of Syracuse, New York // METRIA 3: Proceedings of the Third Conference of the Metropolitan Tree Improvement Alliance. University Park, PA, 1980.
29. Greinert A. Studia nad glebami obszaru zurban-izowanego Zielonej Gory. Zielona Gora, 2003.
30. Guidelines for soil description / Food and agriculture Organization of the United Nations. Rome, 2006.
31. IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. Rome, 2015.
32. Kasimov N.S., Kosheleva N.E., Sorokina O.I., Bazha S.N., Gunin P.D., Enkh-Amgalan S. Ecological-geochemical state of soils in Ulaanbaatar (Mongolia) // Eurasian Soil Science. 2011. Vol. 44, № 7.
33. Matinyan N.N., Bakhmatova K.A., Gorbunova V.S., Sheshukova A.A. Soils of the Pavlovsk park (Saint Petersburg) // Eurasian Soil Science. 2019. Vol. 52, № 11.
34. Short J.R., Fanning D.S., Foss J.E., Patterson J.C. Soils of the Mall in Washington, DC: I. Statistical summary of properties // Soil Science Society of America Journal. 1986. Vol. 50.
35. Stroganova M., Miagkova A., Prokofieva T., Skvortso-va I. Soils of Moscow and urban environment. М., 1998.
Поступила в редакцию 06.04.2021 После доработки 26.09.2021 Принята к публикации 03.11.2021
TRANSFORMATION OF KASTANOZEMS IN THE CONDITIONS OF URBAN TECHNOPEDOGENESIS WITHIN THE CITY OF VOLGOGRAD
O.A. Gordienko, T.V. Prokofieva
The features of anthropogenic transformation of natural chestnut soils and genesis of urban soils and conditions of the dry-steppe natural zone on the territory of Volgograd were studied in detail. The study was carried out by comparing the morphological characteristics of natural soils and their anthropogenic-modified counterparts. A morphological description was carried out for each of the 16 transects. The morphological characteristics of urban soils and chestnut soils of the city outskirts were compared. Under the influence of urban pedogenesis, natural light humus horizons AJ disappear, and the average thickness of diagnostic xerometamorphic horizons BMK decreases. The upper boundary of accumulative-carbonate horizon BCA lowered relative to the surface by an average of 32 cm compared to natural chestnut soils. Under the influence of urban-techno-pedogenesis there appeared inclusions represented by debris of building materials and garbage, accumulated in the process of human settlements functioning, the structure, density, nature of boiling from HCl 10% have changed. Modern surface horizons often boil off HCl 10%. In the landscaped recreational areas of the city, carbonate leaching has occurred due to irrigation of the area. The variants of morphological transformation of chestnut soils formed on the territory of Volgograd as a result of urban pedogenesis have been revealed. The first variant - soils of initial stages of technotransformation, with changes at the level of the upper horizons. The second option — soils with thick urban horizons, overlapping the preserved diagnostic horizons. The third option — burial of natural rocks by man-made soils of varying thickness with almost complete destruction (removal) of natural soil horizons. The fourth option — soils with thick humus horizons formed at the expense of intensive infusion of organic matter in underpourings of compost. It is noted that most of the soils of the city have profiles, completely formed on man-made sediments, and do not contain natural soil horizons in the upper 1,5 m thickness. According to the Field Identification of Soils of Russia, the studied soils of the first variant of transformation are defined as urban-stratified. The soils of the other options of transformation can be attributed to man-made surface formations. The content of organic carbon in the urban, technogenic, and replanted horizons averages 1,1, 0,25, and 1,6%, respectively. Chemical analysis of urbic, reclamation, and technogenic horizons revealed a low content of readily soluble salts — 0,14% and carbonates — 0,9%. Density in UR and RAT horizons is on average 1,4-1,43 g/cm3, in TCH horizons — 1,55 g/cm3. Buried horizons average density is 1,43 g/cm3 in AJ, 1,49 g/cm3 in BMK, 1,62 g/cm3 in B, and 1,54 g/cm3 in BCA, which is higher than average density for native chestnut soils. Also for the buried horizons is characterized by leaching from salts (mid. 0,2%) lower values of calcium carbonate content than in the background, alkalinization of the environment, as well as a decrease in organic carbon by an average of 0,35% in the AJ, BMK, and B horizons, and by 0,28% in BCA. The average CaCO3 content in the upper humus and median horizons is 1,4% and in the carbonate horizon 4,3%. The obtained results allow us to study in more detail the peculiarities of the genesis of urban soils and the anthropogenic transformation of natural chestnut soils in urban conditions of the dry-steppe natural zone.
Key words: urban soils, morphological diagnostics of soil, urbostratozems, Haplic & Calcic Kastanozems, Urban Technosols, chemical and physical properties of soils.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Гордиенко Олег Андреевич, мл. науч. сотр. лаб. защиты почв от эрозии ФНЦ агроэкологии РАН, e-mail: oleg.gordienko.95@bk.ru
Прокофьева Татьяна Вадимовна, канд. биол. наук, доцент каф. географии почв ф-та почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова, e-mail: tatianaprokofieva@yandex.ru
